内容正文:
新高考对本专题的考查集中在运动学规律、运动图像、牛顿运动定律、两类动力学问题、多过程问题、整体法和隔离法的应用等知识上。题型有选择题,也有计算题,试题情境新颖,难度有大有小。动力学思路解答问题是高中常用的三种观点之一,物理过程较复杂时,应认真分析运动过程中力是否发生变化,两个过程的衔接点速度往往是解题的关键点。2022年高考备考中重视运动图像、动力学规律的应用的复习,并提高从实际问题中提炼物理模型的能力和逻辑推理能力。
高考考向1 匀变速直线运动规律的应用
1.掌握匀变速直线运动的规律及常用的六种解题方法
2.提醒两个易错点
(1)物体做加速或减速运动取决于速度与加速度方向间的关系,不取决于加速度的大小。
(2)刹车问题要先判断刹车时间,再分析计算。
命题角度1 运动学规律的应用
【典例1】 (2019·全国卷Ⅰ)
如图,篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮,离地后重心上升的最大高度为H。上升第一个所用的时间为t1,第四个所用的时间为t2。不计空气阻力,则满足( )
A.1<<2 B.2<<3
C.3<<4 D.4<<5
解析 运动员离地后做竖直上抛运动,则可以按其逆过程——自由落体运动计算,将H分为相等的4段,通过各段所用时间由上至下分别为T1、T2、T3、T4,则满足T1∶T2∶T3∶T4=1∶(-1)∶(-)∶(2-),则==2+,则3<<4,故只有C项正确。
答案 C
命题角度2 刹车类问题
【典例2】 一辆汽车遇到险情紧急刹车,刹车过程做匀减速运动,刹车后第1 s内的位移为16 m,最后1 s内的位移为8 m,则汽车的刹车时间为 ( )
A.1 s B.1.5 s C.2 s D.2.5 s
解析 最后1 s内的汽车位移为8 m,根据x=at2,可知加速度大小为a=16 m/s2,刹车后第1 s内的平均速度大小v= m/s=16 m/s,则刹车的时间t=0.5 s+ s=1.5 s,B项正确。
答案 B
命题角度3 追及和相遇问题
【典例3】 现有甲、乙两汽车正沿同一平直大街同向匀速行驶,甲车在前,乙车在后,它们行驶的速度均为10 m/s。当两车快要到一十字路口时,甲车司机看到绿灯已转换成了黄灯,于是紧急刹车(反应时间忽略不计),乙车司机为了避免与甲车相撞也紧急刹车,但乙车司机反应较慢(反应时间为t0=0.5 s)。已知甲车紧急刹车时制动力为车重的0.4倍,乙车紧急刹车时制动力为车重的0.6倍,g=10 m/s2,假设汽车可看作质点。
(1)若甲车司机看到黄灯时车头距警戒线15 m,他采取上述措施能否避免闯红灯?
(2)为保证两车在紧急刹车过程中不相撞,甲、乙两车在正常行驶过程中应至少保持多大距离?
解析 (1)根据牛顿第二定律,甲车紧急刹车的加速度大小为a1===4 m/s2,
甲车停下来所需时间为t1== s=2.5 s,
滑行距离x== m=12.5 m,
由于x=12.5 m<15 m,
可见甲车司机刹车后能避免闯红灯。
(2)乙车紧急刹车的加速度大小为
a2===6 m/s2,
两车速度相等时处于同一位置,即为恰好不相撞的条件。
设甲、乙两车行驶过程中至少应保持距离x0,在乙车刹车t2时间后两车的速度相等,
其运动关系如图所示,
则有速度关系v0-a1(t2+t0)=v0-a2t2,
v=v0-a2t2,
位移关系v0t0+=x0+,
解得t2=1.0 s,x0=1.5 m。
答案 (1)能 (2)1.5 m
命题预测
1.一辆汽车由静止开始做初速度为零的匀加速直线运动,速度增大到25 m/s后做匀速直线运动,已知汽车前5 s内的位移为75 m,则汽车匀加速运动的时间为( )
A.3 s B.4 s
C.5 s D.6 s
解析 若前5 s内汽车一直做匀加速运动,则前5 s内匀加速的最大位移为x=vmt=62.5 m,小于75 m,因此汽车在前5 s内一定是先做匀加速运动后做匀速运动,匀加速的时间为t,则x′=vmt+vm(t0-t),且t0=5 s,解得t=4 s,B项正确。
答案 B
2.
如图所示,某次蹦床运动员竖直向上跳起后,在向上运动的过程中依次通过O、P、Q三点,这三个点距蹦床的高度分别为5 m、7 m、8 m,并且从O至P所用时间和从P至Q所用时间相等,已知重力加速度g=10 m/s2,蹦床运动员可以上升的最大高度(距离蹦床)( )
A.8.125 m B.9.125 m
C.10.5 m D.11.5 m
解析 由题意可知OP=2 m,PQ=1 m,根据Δx=gT2,可知运动员从O至P所用时间为T= s,过P点时的速度为vP=,设最高点距P点的高度为h,2gh=v,解得h=1.125 m,最高点距蹦床的高度H=7 m+h=8.125 m,A项正确。
答案